Учёные разработали квантовую модель пространства-времени для объяснения тёмной энергии

Группа физиков опубликовала препринт исследования, в котором представлена новая модель пространства-времени, подробно объясняющая природу темной энергии. Авторы работы полагают, что их расчеты могут рассчитывать первые наблюдательные данные в поддержку теории строк.

Исследователи предположили, что в микроскопических масштабах пространства-времени квантовые свойства кардинально различаются от привычной непрерывной структуры, наблюдаемой в макромире. Согласно их выводам, координаты пространства-времени обладают некоммутативными причинами, то есть последовательность их использования в математических уравнениях влияет на конечный результат. Такое поведение взаимодействий положений и импульсных частиц в квантовой механике.

Майкл Кавич, профессор Университета штата Нью-Йорк в Старом Уэстбери и соавтор исследований, в комментариях к изданию Live Science, отметил, что результаты спектроскопического прибора темной энергии DESI можно рассматривать как первое наблюдательное подтверждение теории струны и квантовой гравитации.

Модель предсказывает, что квантовое пространство-время таким образом приводит к космическому ускорению. Исследователи обнаружили соответствие между темпом ускорения этого замедления во времени и последними наблюдаемыми данными, полученными с помощью инструмента DESI.

Проблема темной энергии возникла в 1998 году, когда две независимые научные группы — Проект космологии сверхновых и Группа по поиску сверхновых High-Z — установили, что расширение Вселенной не замедляется, как постепенно происходит ранее. Команды пришли к такому выводу, анализируя яркость дальних сверхновых звезд, которые оказались более тусклыми, чем ожидалось согласно существующим моделям.

Открытие ускорения расширения создано для существования неизвестных форм энергии, пронизывающей космическое пространство. Эта субстанция получила название темной энергии и, по современным оценкам, составляет около 68% от общей плотности энергии Земли.

Природа темной энергии остается одной из главных нерешенных проблем современной космологии. Существующие гипотезы связывают ее с квантовыми флуктуациями вакуума, в присутствии тем, которые наблюдаются в электромагнитном поле. Однако вычисление скорости расширения на основе этой концепции приводит к результатам, превышающим соответствующие наблюдаемые значения на 120 порядков измерения.

Новая модель пространства-времени предлагает альтернативное объяснение феномена темной энергии с помощью квантовых свойств теории пространства-времени. Авторы полагают, что их подход позволяет избежать катастрофических расхождений между теоретическими предсказаниями и экспериментальными данными.

Теория струны, в рамках которой работают исследователи, представляет собой создание единой теории, объединяющей квантовую механику и лежащей в основе ее обоснованности. Согласно этой концепции, фундаментальные частицы представляют собой не точечные объекты, а одномерные струны, колебания которых определяют свойства частиц.

Спектроскопический прибор темной энергии DESI, установленный в обсерватории Китт-Пик в Аризоне, проводит масштабное картографирование Вселенной для изучения эволюции темной энергии. Инструмент измерения красное перемещение миллионов галактик и квазаров, что позволяет отслеживать историю расширения внешней среды.

Результаты исследования опубликованы в виде препринтов и ожидают рецензирования обычного сообщества. Независимая проверка выводов и сопоставление с внешними наблюдаемыми данными необходимы для подтверждения предложенной модели.

Источник: Live Science